JPH0569642U - マイケルソン干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 計測結果の安定性並びに再現性の向上を図る
と共に、それを長期にわたって維持することのできるマ
イケルソン干渉計を提供すること。 【構成】 半透鏡１０は、使用する波長に対して透明な
部材１０ａの一面に薄膜１０ｂを蒸着などにより付着す
ることにより形成され、その透明な部材側所定位置に固
定鏡１４を配置すると共に、薄膜側所定位置に移動鏡１
５を配置している。この移動鏡は、エアーベアリング１
６を介して駆動源１７に連繋され、前後進移動可能とな
っている。そして、その移動鏡とエアーベアリングとを
密閉された容器１８内に収納配置し、他の光学系とが空
間的に分離する。さらに容器の前面所定位置に開口１８
ａを形成すると共に、その開口を前記透明な部材と同一
材料・形状からなる補償板１１を装着する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、マイケルソン干渉計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は、従来の一般的な走査型のマイケルソン干渉計を示している。同図に示 すように、この干渉計は、まず、使用される波長領域で透明な部材例えばガラス 板１ａの片面に、入射光のほぼ５０％を透過し、残りを反射する所定の誘電体か らなる薄膜１ｂを蒸着などにて付着することにより半透鏡１を形成し、その半透 鏡１の薄膜１ｂ側に上記ガラス板１ａと同一材質でかつ同一厚さからなるガラス 板２を密着或いは極近接して平行に配置することによりビームスプリッタユニッ トを構成する。そして、一方のガラス板１ａ側には固定鏡３を配置し、他方のガ ラス板２側には移動鏡４を配置している。具体的には、光軸に対してビームスプ リッタユニットが４５度で交叉するように配置された場合、固定鏡３の配置方向 と移動鏡４の配置方向とが直交するようにする。

【０００３】 そして、移動鏡４を前後進移動させると、移動鏡４とビームスプリッタユニッ トの間の光学的距離と、固定鏡３とビームスプリッタユニットの間の光学的距離 との間に差が生じるため、それに応じて出射される干渉光の強度も変化する。そ して、上記両距離が等しい時が最大強度となる。

【０００４】 さらに、上記移動鏡４を前後進移動させる手段、すなわち走査機構としては、 一定速度で安定的に、しかも再現性良好に移動させる必要から、ボイスコイルモ ータ等の駆動源５の出力軸をエアーベアリング６等を介して移動鏡４の裏面に連 繋するようにしていた。

【０００５】 そしてそれら各部品１〜６が図２のように配置されることにより、マイケルソ ン干渉計が構成される。さらに通常は光源８から出射された光をレンズ９等を介 して平行光にした後ビームスプリッタユニットに入射されるようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した従来のマイケルソン干渉計では、以下に示すような問 題を有している。すなわち、エアーベアリング６は、前後端が開口された中空の 固定部６ａ内に中空の可動部６ｂがほぼ１０μｍ程度の間隙を介して挿入配置さ れ、その可動部６ｂが空中に浮上した状態を保たせる。そのために外部からこの 可動部６ｂ内に加圧（２〜３kg／cm² ）された空気或いは窒素ガス等を常時供給 し、その供給されたガスが可動部６ｂの周壁面に形成された多数の透孔６ｃを介 して６ａと６ｂの間隙に排出され、静圧軸受を形成させている。従って可動部６ ｂが非接触状態で浮上し、スラスト方向のスムーズな移動が担保される。しかし 、上述のごとく、エアーベアリング６からは、圧縮ガスが常時外部に排出されて いるため、その排出されたガスが、干渉計の光路内、とくに移動鏡４とビームス プリッタユニットとの間に流れ込み、それが係る場の擾乱を発生させ、光学的不 均一場が形成されてしまう。その結果、計測結果の安定性並びに再現性が低下し てしまう。

【０００７】 また、エアーベアリング６の替りに精密直動ベアリングを用い、固定部に可動 部を低摩擦状態で機械的に支持することにより、上記のような排出されるガスに よる擾乱の発生を抑制したものもある。しかし、この精密直動ベアリングの場合 には、固定部と移動部とが直接接触されているため、両者間に埃等の異物が付着 すると、スムーズな移動が図れなくなり、計測結果の安定性並びに再現性が低下 してしまう。

【０００８】 本考案は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、 計測結果の安定性並びに再現性の向上を図ると共に、それを長期にわたって維持 することのできるマイケルソン干渉計を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 上記した目的を達成するために、本考案では、使用する波長に対して透明な部 材の一面に所定の誘電体の薄膜を形成してなる半透鏡と、この薄膜形成面側に補 償板を対向させてなるビームスプリッタユニット、駆動源と軸受手段により前後 進移動する移動鏡、及び固定鏡により構成されたマイケルソン干渉計において、 少なくとも前記移動鏡と、前記軸受手段を略密閉された容器内に収納配置し、か つ、前記移動鏡と前記半透鏡間の光路と交差する前記容器の壁面を開口すると共 に、その開口部位に、光路の位相差が補正できるように前記補償板を装着した。

【００１０】

【作用】

移動鏡並びに軸受け手段が容器内に収納されているため、両者が他の光学系並 びに外部と分離される。よって、光学系は軸受け手段等の作動状態に影響される ことがなく、常に安定した空間内に存在する。すなわち、擾乱により場が乱れる ことはない。また、容器内部も安定空間となり、外部の埃等が容器内に入り込む ことがなく、軸受け手段も外乱の影響を受けること無く長期にわたり安定的に作 動する。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案に係るマイケルソン干渉計について添付図面を参照にして詳述す る。

【００１２】 図１は、本考案の好適な一実施例を示している。同図に示すように、本考案で はまず、使用される波長領域に対して透明な部材（例えばガラス板）１０ａの一 面に所定の薄膜１０ｂを蒸着，メッキその他の手段で付着させることにより形成 される半透鏡１０と、前記透明な部材１０ａと同一材質でかつ同一形状（特に同 一厚さ）からなる補償板１１とを所定距離隔てて平行状態で分離配置している。 そして、これら半透鏡１０と補償板１１とでビームスプリッタユニットが構成さ れる。

【００１３】 そして、半透鏡１０は、薄膜１０ｂを裏面側にして、光源１２から出射された 光束をレンズ１３を介して得られる平行光束の光軸に対して、４５度に傾斜状に 配置している。これにより、光源１２から出射された光束は、その半透鏡１０の 透明な部材１０ａ内に入射され、そこにおいて所定方向に屈折された後裏面側の 薄膜１０ｂに照射され、そのうちの約５０％が透過するとともに残りが反射され る。そして、その反射光は、再度透明な部材１０ａ内を屈折しながら進み、前記 光軸に対して進路が９０度変換されて出射される。そして、その出射された反射 光の光路上所定位置に固定鏡１４が配置されている。また、上記反射光は固定鏡 １４で再度反射されて、通ってきた光路を逆方向に進み半透鏡１０の透明な部材 １０ａ内を屈折しながら進み、薄膜１０ｂを透過して出射される。

【００１４】 一方、半透鏡１０を透過した透過光の光束の光路上には、上記補償板１１並び に移動鏡１５が配置されており、その透過光は、補償板１１内を屈折しながら進 み移動鏡１５に照射されるようになっている。そして移動鏡１５に照射された光 束は、反射されて逆方向に進む。すなわち、補償板１１内を屈折しながら逆進し 、薄膜１０ｂにて反射され、その進路が９０度変換され、上記固定鏡１４で反射 されてきた光束と干渉しあい、干渉光が出射される。

【００１５】 すなわち、本例では、光源から出射された光束は、干渉計から出射されるまで の間に透明な部材１０ａ内或いは補償板１１内を計３回透過する。これに対して 、上記した従来の干渉計では、計４回透過した後出射される。そして、各部材に おける透過率が９０％とすると、本発明の干渉計のほうが透過する回数が１回分 だけ少ないため、エネルギー透過において約１０％向上する。

【００１６】 一方、上記移動鏡１５は、従来と同様に軸受け手段たるエアーベアリング１６ （具体的な構成は、図２に示す従来のものと同様であるため、その図示並びに説 明は省略する）を介してボイスコイルモータ等の駆動源１７に連繋されて、これ によりスムーズな前後進移動がされる。ここで、本考案では、移動鏡１５とエア ーベアリング１６とを、略密閉された容器１８内に収納配置している。そして、 移動鏡１５と半透鏡１０間の光束の通路を確保するために、容器１８の所定位置 に設けた開口部１８ａ内に、上記補償板１１を装着し、閉塞している。これによ り、容器１８内を略密閉状態に保ちながら光の行き来を可能としている。すなわ ち、容器１８に形成する窓板を補償板１１で兼用している。

【００１７】 さらに、本例では、エアーベアリング１６に連繋された駆動源１７は、発熱に よる悪影響を抑制するために容器１８の外側に配置するとともに、連結するロッ ド１７ａの周囲を蛇腹状の筒体１９等にて囲繞し、容器１８の密封性を保持して いる。また、容器１８の所定位置には、エアーベアリング１６に加圧（２〜３kg ／cm² ）されたガス（例えば窒素ガス）を供給するための導入管２０と、エアー ベアリング１６から排出されたガスを容器１８の外に排出するための排気管２１ とが設けられている。

【００１８】 次に、上記した実施例におけるエアーベアリング１６から排出されるガスの干 渉計（計測）への影響について説明する。エアーベアリング１６は、略密閉され た容器１８内に収納されており、しかも、エアーベアリング１６へのガスの供給 は、上記したごとく導入管２０を介して行われ、また、エアーベアリング１６か ら排出されたガスは、排気管２１を介して容器１８の外側に排出される。したが って、係るガスが補償板１１と半透鏡１０との間の空間等の計測空間側にまで行 き渡り、その場の擾乱を生じさせることはない。

【００１９】 また、容器１８内は、エアーベアリング１６から排出された加圧状態のガスで 充満されており、しかも、そのガスは常時一定量が排出され続けている。さらに 容器１８の内部空間の容積は、エアーベアリング１６と移動鏡１５を収納するだ けであるため、比較的小さい。よって、内部空間は、外気圧に比し高圧の状態で 安定化しており、エアーベアリング１６から排出されるガスによって擾乱を生じ ることがなく、容器１８内に位置する移動鏡１５と補償板１１との間の空間にお ける上記ガスの影響もない。

【００２０】 すなわち、本例では、エアーベアリング１６により安定状態でスムーズに移動 鏡１５を前後進移動させることができると共に、従来計測結果を低下させていた ガスによる場の擾乱もなく、測定精度の向上が図られる。

【００２１】 なお、上記した実施例では軸受け手段としてエアーベアリング１６を用いた例 について説明したが、本考案ではこれに限ること無く、従来例で説明した精密直 動ベアリングを用いることもできる。この場合には、加圧したガスの供給が不要 であるため、上記した容器に連結された導入管や排気管を設けること無く、当該 部位を閉塞することにより、容器の密封度を向上することである。かかる構成に することにより、外部の埃等が容器内に入り込むことがないため、精密直動ベア リングに埃等の異物が付着することがなく、長期にわたって、安定駆動をするこ とができる。

【００２２】 なおまた、上記した実施例では、駆動源としてボイスコイルモータを使用した 例について説明したが、本考案はこれに限ること無く、例えば圧電アクチュエー タや、その他種々の機構のものを用いることができ、さらにその駆動源の動力を 移動鏡に伝える軸受け手段も上記したエアーベアリング並びに精密直動ベアリン グに限ること無く種々のものを用いることができる。さらにまた、各光学部品の 材質（形状），並びに配置構成等も、従来から用いられている種々のものを適用 することができる。すなわち、本考案では、要は半透鏡と補償板とを分離配置す ると共に、移動鏡とその移動鏡を動かす軸受け手段とが容器内に収納されて他の 光学系と分離され、しかも、その容器に形成された開口部に、上記補償板が装着 されるようになっていれば良いのである。 さらにまた、上記した各実施例では、いずれも駆動源を容器の外に配置する例 について説明したが、本考案では容器内に収納しても構わない。

【００２３】

【考案の効果】

以上のように、本考案に係るマイケルソン干渉計では、移動鏡並びに軸受け手 段が容器内に収納されたため、両者と他の光学系とが空間的に分離される。その 結果、光学系は軸受け手段等の作動状態に影響されることがなく、常に安定した 空間内に存在し、擾乱等により乱れることがなく、測定精度（安定性や再現性を 含む）が向上する。しかも、容器内部も外部と遮断されて比較的小さな空間で安 定状態となり、軸受け手段も外部の埃などによる外乱の影響を受けること無く長 期にわたり安定的に作動させることができ、上記効果による測定精度の向上を長 期間維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るマイケルソン干渉計の好適な一実
施例を示す構成図である。

【図２】従来のマイケルソン干渉計の一例を示す構成図
である。

【符号の説明】

１０ 半透鏡 １０ａ 透明な部材 １０ｂ 薄 膜 １１ 補償板 １４ 固定鏡 １５ 移動鏡 １６ エアーベアリング（軸受け手段） １７ 駆動源 １８ 容 器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用する波長に対して透明な部材の一面
   に所定の誘電体の薄膜を形成してなる半透鏡と、この薄
   膜形成面側に補償板を対向させてなるビームスプリッタ
   ユニット、駆動源と軸受手段により前後進移動する移動
   鏡、及び固定鏡により構成されたマイケルソン干渉計に
   おいて、 少なくとも前記移動鏡と、前記軸受手段を略密閉された
   容器内に収納配置し、かつ、前記移動鏡と前記半透鏡間
   の光路と交差する前記容器の壁面を開口すると共に、そ
   の開口部位に、光路の位相差が補正できるように前記補
   償板を装着したマイケルソン干渉計。